Geometryczne korelacje w Geometryczne korelacje w nanorurkach w nanorurkach w ę ę glowych – pr glowych – pr ą ą dy dy trwa trwa ł ł e i spontaniczne e i spontaniczne dr Magdalena Margańska Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski w Katowicach we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper
22
Embed
Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne
Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne. dr Magdalena Margańska Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski w Katowicach we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper. Plan. Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Geometryczne korelacje w nanorurkach Geometryczne korelacje w nanorurkach wwęęglowych – prglowych – prąądydy trwatrwałłe i spontanicznee i spontaniczne
dr Magdalena Margańska
Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki
Uniwersytet Śląski w Katowicach
we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper
PlanPlan
Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma Nanorurki węglowe – relacja dyspersyjna Prąd trwały i moment magnetyczny w nanorurkach
• neutralnych• domieszkowanych
Efekty kolektywne w nanorurkach wielościennych: prąd spontaniczny
Podsumowanie
Efekt Aharonova-Bohma a prądy trwałeEfekt Aharonova-Bohma a prądy trwałe
Potencjał wektorowy modyfikuje warunki brzegowe:
Zmienia to wartość dozwolonych stanów pędowych w kierunku prostopadłym do pola
Każdy elektron niesie prąd dany wzorem
PRĄDY TE NIE RÓWNOWAŻĄ SIĘ WZAJEMNIEPRĄDY TE NIE RÓWNOWAŻĄ SIĘ WZAJEMNIE.
Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowychPrądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych
W modelu swobodnych elektronów
Dla nieparzystej liczby elektronów
B=0B0
Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowychPrądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych
Dla parzystej liczby elektronów
B=0B0
Silny prąd paramagnetyczny pojawia się gdy stany przekraczają poziom Fermiego.
Nanorurki węgloweNanorurki węglowe
200x
nić pajęcza
Nanorurki nieorganiczne – nowa faza materiiNanorurki nieorganiczne – nowa faza materii
s ~ 0.13 - przekrycie między sąsiednimi orbitalami π w grafenie
π●π○
Nanorurki – zmiana typu przewodnictwaNanorurki – zmiana typu przewodnictwa
metalicznapółprzewodnikowa
Moment magnetyczny w nanorurce jednościennejMoment magnetyczny w nanorurce jednościennej
SI )()(
kk
k kEII /)()(
Moment orbitalny a powierzchnia FermiegoMoment orbitalny a powierzchnia Fermiego
W metalowych mezoskopowych cylindrach amplituda otrzymanego prądu trwałego zależy silnie od korelacji prądów z poszczególnych kanałów wzdłuż osi cylindra.
o Dla kołowej powierzchni Fermiego – korelacje znikome, prąd słaby.
o Dla spłaszczonej – korelacje silniejsze, prądy wzrastają.o Dla prostokątnej powierzchni Fermiego wszystkie prądy z jednej
linii stanów są skorelowane, prąd potężnie wzmocniony.
Domieszkowanie dziurami lub elektronami zmieni geometryczną relację linii pędowych do powierzchni Fermiego.
M. Kruger et al., Appl. Phys. Lett.78 (2001) 1291
Niewielkie wartości domieszkowania ( Niewielkie wartości domieszkowania ( > -0.3 > -0.3 ) )
Rurka izolowana
Ne = const, T = 0K, R = 10 Å
Przypadek specjalny: Przypadek specjalny: > - > -
K. Sasaki et al., cond-mat/0407539
Wysokie wartości domieszkowaniaWysokie wartości domieszkowania
Zależność od podobna dla małych domieszkowań; wyraźne różnice dla dużych
Niezwykły wzrost momentu magnetycznego dla silnie domieszkowanych zygzaków
Rurki metaliczne
armchair chiralna zygzak
Podatności magnetyczne nanorurekPodatności magnetyczne nanorurekNanorurki na ogół wykazują w pomiarach podatności diamagnetyzm. Jednak w polu równoległym nanorurki metaliczne wykazują prąd paramagnetyczny. Możliwość sterowania za pomocą pola magnetycznego?
+EF
-EF
Φ/ Φ0
Armchair (7,7) Zygzak (12,0)
skala koloru:
podatność różniczkowa
Prąd złapany i spontanicznyPrąd złapany i spontaniczny
Prądy trwałe płynące w układzie indukują pole magnetyczne, dodające się do zewnętrznego.
W połączeniu z równaniem opisującym prąd trwały dostajemy układ, który może mieć rozwiązania stabilne.